Nishati, kama msingi wa nyenzo kwa maendeleo ya ustaarabu wa binadamu, daima imekuwa na jukumu muhimu.Ni dhamana ya lazima kwa maendeleo ya jamii ya wanadamu.Pamoja na maji, hewa, na chakula, inaunda hali muhimu kwa maisha ya mwanadamu na huathiri moja kwa moja maisha ya mwanadamu..

Maendeleo ya tasnia ya nishati yamepitia mabadiliko makubwa mawili kutoka "zama" ya kuni hadi "zama" ya makaa ya mawe, na kisha kutoka "zama" ya makaa ya mawe hadi "zama" ya mafuta.Sasa imeanza kubadilika kutoka "zama" ya mafuta hadi "zama" ya mabadiliko ya nishati mbadala.

Kutoka makaa ya mawe kama chanzo kikuu mwanzoni mwa karne ya 19 hadi mafuta kama chanzo kikuu katikati ya karne ya 20, wanadamu wametumia nishati ya mafuta kwa kiwango kikubwa kwa zaidi ya miaka 200.Hata hivyo, muundo wa nishati duniani unaotawaliwa na nishati ya kisukuku huifanya isiwe mbali tena na upungufu wa nishati ya visukuku.

Vibebaji vitatu vya kiuchumi vya nishati ya kisukuku vinavyowakilishwa na makaa ya mawe, mafuta na gesi asilia vitakwisha haraka katika karne mpya, na katika mchakato wa matumizi na mwako, pia vitasababisha athari ya chafu, kuzalisha kiasi kikubwa cha uchafuzi wa mazingira, na uchafuzi wa mazingira. mazingira.

Kwa hivyo, ni muhimu kupunguza utegemezi wa nishati ya visukuku, kubadilisha muundo uliopo wa matumizi ya nishati isiyo na mantiki, na kutafuta nishati mbadala isiyo na uchafuzi.

Kwa sasa, nishati mbadala inajumuisha nishati ya upepo, nishati ya hidrojeni, nishati ya jua, nishati ya majani, nishati ya mawimbi na nishati ya jotoardhi, n.k., na nishati ya upepo na nishati ya jua ni maeneo maarufu ya utafiti ulimwenguni kote.

Hata hivyo, bado ni vigumu kufikia ubadilishaji na uhifadhi mzuri wa vyanzo mbalimbali vya nishati mbadala, hivyo kufanya kuwa vigumu kuvitumia kwa ufanisi.

Katika hali hii, ili kutambua matumizi bora ya nishati mbadala na wanadamu, ni muhimu kuendeleza teknolojia mpya ya kuhifadhi nishati inayofaa na yenye ufanisi, ambayo pia ni mahali pa moto katika utafiti wa sasa wa kijamii.

Kwa sasa, betri za lithiamu-ioni, kama moja ya betri za sekondari zenye ufanisi zaidi, zimetumiwa sana katika vifaa mbalimbali vya elektroniki, usafiri, anga na nyanja nyingine., matarajio ya maendeleo ni magumu zaidi.

Sifa za kimwili na kemikali za sodiamu na lithiamu ni sawa, na ina athari ya kuhifadhi nishati.Kwa sababu ya maudhui yake tajiri, usambazaji sare wa chanzo cha sodiamu, na bei ya chini, hutumiwa katika teknolojia ya hifadhi ya nishati ya kiasi kikubwa, ambayo ina sifa ya gharama nafuu na ufanisi wa juu.

Nyenzo chanya na hasi za elektrodi za betri za ioni za sodiamu ni pamoja na misombo ya chuma ya mpito ya safu, polyanions, phosphates ya chuma ya mpito, nanoparticles ya msingi-shell, misombo ya chuma, kaboni ngumu, nk.

Kama kipengele kilicho na hifadhi nyingi sana asilia, kaboni ni nafuu na ni rahisi kupata, na imepata kutambuliwa sana kama nyenzo ya anode ya betri za ioni ya sodiamu.

Kulingana na kiwango cha grafiti, nyenzo za kaboni zinaweza kugawanywa katika vikundi viwili: kaboni ya grafiti na kaboni ya amofasi.

Kaboni ngumu, ambayo ni ya kaboni amofasi, huonyesha uwezo maalum wa kuhifadhi sodiamu wa 300mAh/g, wakati nyenzo za kaboni zenye kiwango cha juu cha grafiti ni vigumu kukidhi matumizi ya kibiashara kutokana na eneo lao kubwa na mpangilio thabiti.

Kwa hiyo, nyenzo zisizo za grafiti za kaboni ngumu hutumiwa hasa katika utafiti wa vitendo.

Ili kuboresha zaidi utendaji wa vifaa vya anode kwa betri za sodiamu-ioni, haidrofili na upitishaji wa nyenzo za kaboni zinaweza kuboreshwa kwa njia ya doping ya ioni au kuchanganya, ambayo inaweza kuimarisha uhifadhi wa nishati ya nyenzo za kaboni.

Kama nyenzo hasi ya elektrodi ya betri ya ioni ya sodiamu, misombo ya chuma ni karbidi ya chuma ya pande mbili na nitridi.Mbali na sifa bora za vifaa vya pande mbili, haziwezi tu kuhifadhi ioni za sodiamu kwa adsorption na intercalation, lakini pia kuchanganya na sodiamu Mchanganyiko wa ioni huzalisha uwezo kupitia athari za kemikali kwa ajili ya kuhifadhi nishati, na hivyo kuboresha sana athari ya kuhifadhi nishati.

Kutokana na gharama kubwa na ugumu wa kupata misombo ya chuma, vifaa vya kaboni bado ni nyenzo kuu za anode kwa betri za sodiamu.

Kuongezeka kwa misombo ya metali ya mpito ni baada ya ugunduzi wa graphene.Kwa sasa, nyenzo za pande mbili zinazotumiwa katika betri za sodiamu-ioni ni pamoja na safu ya msingi ya sodiamu NaxMO4, NaxCoO4, NaxMnO4, NaxVO4, NaxFeO4, nk.

Nyenzo za elektrodi chanya za polyanionic zilitumiwa kwanza katika elektrodi chanya za betri ya lithiamu-ioni, na baadaye zilitumiwa katika betri za sodiamu.Nyenzo wakilishi muhimu ni pamoja na fuwele za olivine kama vile NaMnPO4 na NaFePO4.

Fosfati ya chuma ya mpito ilitumika awali kama nyenzo chanya ya elektrodi katika betri za lithiamu-ioni.Mchakato wa usanisi umekomaa kiasi na kuna miundo mingi ya fuwele.

Phosphate, kama muundo wa pande tatu, huunda muundo wa mfumo ambao unafaa kwa utenganishaji na mwingiliano wa ioni za sodiamu, na kisha kupata betri za ioni za sodiamu zilizo na uhifadhi bora wa nishati.

Nyenzo ya muundo wa ganda la msingi ni aina mpya ya nyenzo za anode kwa betri za sodiamu-ioni ambayo imeibuka tu katika miaka ya hivi karibuni.Kulingana na vifaa vya asili, nyenzo hii imepata muundo wa mashimo kupitia muundo mzuri wa muundo.

Nyenzo za kawaida za muundo wa ganda la msingi ni pamoja na kobalti selenide nanocubes, Fe-N co-doped core-shell sodium vanadate nanospheres, nanospheres ya oksidi ya bati yenye mashimo ya kaboni na miundo mingine yenye mashimo.

Kutokana na sifa zake bora, pamoja na muundo wa kichawi wa mashimo na porous, shughuli nyingi za electrochemical zinakabiliwa na elektroliti, na wakati huo huo, pia inakuza sana uhamaji wa ioni wa elektroliti ili kufikia uhifadhi wa nishati bora.

Nishati mbadala ya kimataifa inaendelea kuongezeka, na hivyo kukuza maendeleo ya teknolojia ya kuhifadhi nishati.

Kwa sasa, kulingana na njia tofauti za kuhifadhi nishati, inaweza kugawanywa katika uhifadhi wa nishati ya kimwili na uhifadhi wa nishati ya electrochemical.

Hifadhi ya nishati ya kielektroniki inakidhi viwango vya ukuzaji wa teknolojia mpya ya kisasa ya kuhifadhi nishati kutokana na faida zake za usalama wa juu, gharama ya chini, matumizi rahisi na ufanisi wa juu.

Kulingana na michakato tofauti ya athari ya kielektroniki, vyanzo vya nishati ya kielektroniki vya uhifadhi wa nishati ya kielektroniki hujumuisha supercapacitor, betri za asidi ya risasi, betri za nishati ya mafuta, betri za hidridi ya nikeli-metali, betri za sodiamu-sulfuri, na betri za lithiamu-ioni.

Katika teknolojia ya uhifadhi wa nishati, nyenzo za elektrodi zinazonyumbulika zimevutia maslahi ya utafiti wa wanasayansi wengi kutokana na utofauti wa muundo wao, kunyumbulika, gharama ya chini na sifa za ulinzi wa mazingira.

Nyenzo za kaboni zina utulivu maalum wa thermochemical, conductivity nzuri ya umeme, nguvu ya juu, na sifa zisizo za kawaida za mitambo, na kuwafanya kuwa electrodes ya kuahidi kwa betri za lithiamu-ioni na betri za sodiamu.

Supercapacitors inaweza kuchajiwa haraka na kutolewa chini ya hali ya juu ya sasa, na kuwa na maisha ya mzunguko wa zaidi ya mara 100,000.Wao ni aina mpya ya ugavi maalum wa kuhifadhi nishati ya electrochemical kati ya capacitors na betri.

Supercapacitors wana sifa ya msongamano mkubwa wa nguvu na kiwango cha juu cha ubadilishaji wa nishati, lakini msongamano wao wa nishati ni mdogo, huwa na uwezekano wa kutokwa kwa kibinafsi, na huwa na uvujaji wa electrolyte wakati unatumiwa vibaya.

Ingawa kiini cha nishati ya mafuta kina sifa za kutochaji, uwezo mkubwa, uwezo mahususi wa juu na anuwai kubwa ya nguvu mahususi, halijoto yake ya juu ya uendeshaji, bei ya juu, na ufanisi mdogo wa ubadilishaji wa nishati huifanya ipatikane tu katika mchakato wa kibiashara.kutumika katika makundi fulani.

Betri za asidi ya risasi zina faida za gharama ya chini, teknolojia iliyokomaa, na usalama wa hali ya juu, na zimetumika sana katika vituo vya msingi vya mawimbi, baiskeli za umeme, magari, na hifadhi ya nishati ya gridi ya taifa.Bodi fupi kama vile kuchafua mazingira haziwezi kukidhi mahitaji na viwango vya juu zaidi vya betri za kuhifadhi nishati.

Betri za Ni-MH zina sifa ya uchangamano mkubwa, thamani ya chini ya kalori, uwezo mkubwa wa monoma, na sifa thabiti za kutokwa, lakini uzito wao ni mkubwa, na kuna matatizo mengi katika usimamizi wa mfululizo wa betri, ambayo inaweza kusababisha kwa urahisi kuyeyuka kwa moja. vitenganishi vya betri.